第二章 提取分离方法和技术5

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在进行结构测定前必须 进行纯度鉴定,样品的纯度 是获得准确信息的重要保证。 纯度的检查可通过样品的晶 形、熔点、溶程、比旋度、 色泽等物理常数进行判断, 如果是液体化合物需要测其 沸点、比重、折光率及比旋 度等。纯的化合物外观和形 态较为均一,通常有明确的 熔点,熔程一般应小于2℃。 实际研究中,更多的是采 用薄层色谱或纸色谱方法。 使用这两种色谱方法进行 测定时,一般要求至少选 择在三种溶剂系统中展开, 并要求样品呈单一斑点, 方可判断其为纯化合物。 必要时,需采用高效液相 色谱加以确认。
第三节 天然药物化学成分的结构测定 二、结构测定中常用波谱法简介
(一)紫外吸收光谱
紫外吸收光谱 (ultraviolet absorption spectrum,UV) 是用不同波 长的紫外光为光源(常用波长 范围在200--400 nm),依次 照射一定浓度的样品溶液, 化合物分子因紫外线照射吸 收能量而产生电子跃迁,在 不同波长下测定其吸收度, 并用波长对吸收度或摩尔吸 收系数作图而得的吸收光谱 图也称吸收曲线。
第三节 天然药物化学成分的结构测定 二、结构测定中常用波谱法简介
(一)紫外吸收光谱 在结构测定中的应用
还可用以确定样品是否为某已知化合物。当有标 准品时,可将检品与标准品的紫外光谱进行对照, 若两个化合物相同,其紫外光谱应完全相同。但由 于紫外光谱是分子价键电子跃迁所产生的,所以, UV中出现的吸收峰只能显示分子中部分结构的特征 而不能显示整个分子的细微结构。因此,紫外光谱 相同也不一定代表两者为同一物质。
第三节 天然药物化学成分的结构测定 二、结构测定中常用波谱法简介
(二)、红外吸收光谱
在结构测定中的应用
IR常用于确定某物质是否为已知成分。每种化合物 都有其特定的IR,将样品图谱或用已知标准品在同一条 件下测出的吸收图谱进行核对,若完全相同,则可断定 为同种物质。若无标准品可检索有关IR文献进行核对。 IR还可提供化合物分子的几何构型与立体构象的研 究信息。鉴定未知化合物结构时,对于结构简单的未知 成分测定,可以单独依靠IR提供的信息;对结构比较复 杂的未知成分,尚需配合UV, NMR,MS和经典的化学方 法综合判断,方可初步确定其结构。
第三节 天然药物化学成分的结构测定 二、结构测定中常用波谱法简介
(二)、红外吸收光谱
红外光谱的六区划分
4000--2500 cm-1区 是X-H (包括C、N、O、S)的伸缩振动区,如羟 基的吸收处于3200-3650cm -1范围。胺基的红外吸收与羟基类似,游 离胺基的红外吸收在3300-3500 cm -1范围,缔合后吸收位置降低约 100 cm -1; C-H键振动的分界线是3000 cm -1,不饱和碳(双键及苯环) 的碳氢伸缩振动频率大于3000 cm -1,饱和碳(除三元环外)的碳氢伸缩 振动频率低于3000 cm -1,C≡C-H的吸收峰在3300cm-1左右,峰很尖 锐。
紫外光谱中吸收峰所对应的 波长称为最大吸收波长 (λmax),吸收曲线的谷所对应 的波长称为最小吸收波长 (λmin),若吸收峰的旁边出现 小的曲折,称为肩峰,用λsh 表示,若在最短波长200 nm 处有一相当强度的吸收却未 显现吸收峰,称为末端吸收。
第三节 天然药物化学成分的结构测定 二、结构测定中常用波谱法简介
远红外
25-1000
400-10
第三节 天然药物化学成分的结构测定 二、结构测定中常用波谱法简介
(二)、红外吸收光谱
特征区和指纹区
4000-1333cm-1的区域为特征吸收区,可以清楚 的表示出各种官能团的存在;1333-400cm-1的 区域是指纹区,指纹区的峰带特别密集,如同人 的指纹,故称指纹区。指纹区峰特征性不强,但 分子结构的细微变化均能引起指纹区明显的改变, 故指纹区对于化合物的鉴别具有重要意义。
第二章 天然药物化学成分 提取分离方法与技术(5)
Extraction and isolation technology
第三节
天然药物化学成分的结构测定
主要内容

测定程序 结构测定中常用波谱法简介 紫外吸收光谱
红外吸收光谱
核磁共振谱 质谱
第三节 天然药物化学成分的结构测定 一、测定程序
(一)化合物的纯度确定
(一)紫外吸收光谱
生色团: 能在某一段光波内产生紫 外吸收的主要功能基团, 称为这一段波长的生色团 或生色基,是不饱和基团: ( C=C、C≡C、C=O、 COOH、COOR、 COR、CONH2、NO2、 -N=N-,Ph-…)
UV常用术语
助色团: 当具有非键电子的原子或基团连 在双键或 共轭体系上时,会形 成非键电子与电子的共轭(p- 共轭),从而吸收向长波方向位 移,颜色加深,这种自身不产生 紫外吸收(>200nm的光)但能产 生助色效应的原子或原子团称为 助色基。(-OH、NH2、NR2、 OR、SR、–X…)
2500-2000 cm -1 是叁键和累积双键(-C≡C-、-C≡N-、 >C=C=C<、-N=C=O等)的伸缩振动区。
第三节 天然药物化学成分的结构测定 二、结构测定中常用波谱法简介
(二)、红外吸收光谱
红外光谱的六区划分
2000-1500 cm -1 是双键的伸缩振动区,包括羰基的伸缩振 动、双键的伸缩振动和芳环的骨架振动,是红外光谱中很重要 的区域,这个区域内最重要的是羰基的吸收,大部分羰基化合 物集中于1650-1900 cm -1,除去羧酸盐等少数情况外,羰基 峰都尖锐或稍宽,其强度都较大,在羰基化合物的红外谱图中, 羰基的吸收一般为最强峰或次强峰。碳-碳双键的吸收出现在 1600-1670 cm -1范围,苯环的骨架振动在1450、1500、 1580、1600 cm -1。
220-250nm 内显示强的 吸收(近 10000或更 大),这表 明K带的存 在,即存在 共轭的两个 不饱和键 (共轭二烯 或、 不饱 和醛、酮)
第三节 天然药物化学成分的结构测定 二、结构测定中常用波谱法简介
(一)紫外吸收光谱 在结构测定中的应用
紫外光谱通常用于判断化合物结构中的共轭体系 和估计共轭体系中取代基的位置、种类和数目,特 别对分子中含有共轭双键、α,β-不饱和羰基(醛、酮、 酸、酯)结构和芳香体系的wk.baidu.com合物是一种重要的结构 测定手段。某些场合下,如香豆素类、黄酮类等化 合物,它们的紫外光谱在加人某种诊断试剂后可因 分子结构中取代基的类型、数目及排列方式不同而 发生不同的改变,也可用于测定化合物的精细结构。
第三节 天然药物化学成分的结构测定 一、测定程序
(二)分子式的测定
还可利用同位素丰度比法求算。其原理是通常组成有机化合物 确定一个化合物的分子式时, 目前,最常用、最精确 的主要元素(氟,磷、碘除外)均由相对丰度比一定的同位素所 的是质谱法(MS),高 经典的方法是先进行元素定 组成,且重元素一般比轻元素重1~2个质量单位。故由重元素 分辨质谱(HR-MS)不 性分析,再测定各元素在化 组成的分子将比由轻元素组成的分子重1一2个质量单位。据此。 合物中所占的百分含量,从 仅可给出化合物精确的 在大多数有机化合物的MS图上,如能见到稳定的分子离子峰 而求出化合物的实验式。并 分子量,还可直接给出 [M]+.时,则在高出其1~2个质荷比(m/z)处还可同时见到 分子式。 依据测出的相对分子质量, [M+1]+.及[M+2]+.两个同位素蜂;对一定的化合物来说,其 计算出该化合物的分子式。 [M]+.、[M+1]+.及[M+2]+.峰的相对强度应为一定值(含Cl、Br 此法样品用量较大,准确性 时除外),据此,可算出化合物的分子式。具体方法参见有关文 差。 献。同位素丰度比法对分子量在500以下、又能生成稳定分了 离子的化合物来说常优先选用。
不饱和度计算 不饱和度(u或Ω ), 表示分子中存在的双健或 环的数目,是解析化合物 的一个重要参教。计算不 饱和度的方法如下:
第三节 天然药物化学成分的结构测定 一、测定程序
(三)结构测定
2、推断并确定分子的平面结构和立体结构
结合文献调研,综合分析谱学数据及 官能团定性、定量分析结果以及与已知化 合物进行比较或化学沟通(化学降解、衍生 物制备或人工合成)以确定其平面结构;通 过测定CD谱、ORD谱、NOE谱或2D-NMR 及进行X射线衍射分析以确定其立体结构。
(一)紫外吸收光谱
紫外光谱是电子光谱,是化合物分子中的电子从低能级的基态 跃迁到高能态时吸收了紫外光而产生的吸收光谱。一般而言, 只有在分子结构中具有共扼双键、发色团和共扼体系的助色团, 即在分子中具有产生: π→π*、n→π*跃迁的化合物才能在紫 外光区产生紫外吸收光谱。
第三节 天然药物化学成分的结构测定 二、结构测定中常用波谱法简介
第三节 天然药物化学成分的结构测定 二、结构测定中常用波谱法简介
(二)、红外吸收光谱
通常在波谱分析中将红外光分为三个光 区,即近红外光、中红外光和远红外光。 波段名称 近红外 中红外 波长 μ 0.75—2.5 2.5-25 波数(cm-1) 13300-4000 4000-400
红外光区划分
中红外光(4000--400cm-1) 是有机化合物红外吸收的最 重要范围,一般所说的红外 光谱主要集中在该区域。这 一区域的光波能量与分子中 原子之间的振动、转动能级 之间的跃迁能量相对应。因 此,它能反映出分子中各种 化学键及官能团和分子整体 的特征,对化合物结构分析 有重要用途。
1500---1300 cm -1区
主要提供了C-H弯曲振动的信息;
第三节 天然药物化学成分的结构测定 二、结构测定中常用波谱法简介
(二)、红外吸收光谱
红外光谱的六区划分
1300--910 cm -1 所有单键的伸缩振动频率、分 子骨架振动频率都在这个区域。部分含氧基团的一 些弯曲振动和一些含重原子的双键(P=O, P=S等)的 伸缩振动频率也在这个区域。 910 cm -1以下 苯环因取代而产生的吸收及烯的CH弯曲振动频率是这一区域的重要内容。这是判断苯 环取代位置和双键取代类型的主要依据。
第三节 天然药物化学成分的结构测定 二、结构测定中常用波谱法简介
(二)、红外吸收光谱
红外吸收光谱(infrared absorption spectrum,IR)指采用 不同波长的红外线依次照射样品,分子吸收红外线后引 起化学键的振动或转动能级跃迁而形成的光谱。
其横坐标是波数υ(cm-1)或 波长,纵坐标是百分透光率 T%。由于纵坐标是百分透光 率而不是吸收度,故红外吸 收光谱曲线和紫外吸收光谱 曲线的峰是相反的,即红外 吸收光谱中的吸收峰,实际 是向下的“谷”。
第三节 天然药物化学成分的结构测定 二、结构测定中常用波谱法简介
(一)紫外吸收光谱
化合物在 220 -800nm 内无 紫外吸收,说 明该化合 物是脂肪烃、 脂环烃或它们 的简单衍生物 (氯化物、醇、 醚、羧酸等), 甚至可能是非 共轭的烯。
UV提供的结构信息
250290nm内 显示中等 强度吸收, 且常显示 不同程度 的精细结 构,说明 苯环或某 些杂芳环 的存在。 250350nm内 显示中、 低强度的 吸收,说 明羰基或 共轭羰基 的存在。
第三节 天然药物化学成分的结构测定 一、测定程序
(三)结构测定
1、化合物官能团和分子骨架的推定
计算不饱和度的方法如下: 化合物的分子式被确定之后,就 需要推定官能团和分子骨架。一 般先计算化合物的不饱和度,准 确计算出结构中含有的双键数或 环数,并结合所测的物理常数、 化学定性试验、化学降解等反应, 以及所测UV,RI,NMR和MI等波谱 数据,综合分析,以确定化合物 含哪些官能团,具何种母核,属 于哪类化合物。
第三节 天然药物化学成分的结构测定 二、结构测定中常用波谱法简介
(一)紫外吸收光谱 UV常用术语
红移(red shift): 由于取代基或溶剂的影响 使最大吸收峰向长波方向移动的现象称为红 移现象。 蓝移(blue shift): 由于取代基或溶剂的影 响使最大吸收峰向短波方向移动的现象称为 蓝移现象。
第三节 天然药物化学成分的结构测定 二、结构测定中常用波谱法简介
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